哈工大袁远ACS Catalysis:CQD修饰BiOBr/Bi2WO6光催化微电机用于环境修复及DFT计算

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高效的光催化剂是降解水中抗生素污染物的关键,对环境修复至关重要。基于此,哈尔滨工业大学袁远教授(通讯作者)等人报道了通过温和的水热方法制备了一种高效的碳量子点(CQD)改性BiOBr/Bi2WO6杂化材料。


同时,开发了一种基于光催化剂的可见光驱动微电机。它对水中常见污染物如磺胺、喹诺酮和四环素抗生素表现出显著的光催化活性,其中10CQD/BiOBr/Bi2WO6-4(10CBBr-4)的光催化活性最高,分别是BiOBr和Bi2WO6的2.8倍和5倍。
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根据能带结构,推测CQD/BWO/BiOBr的电荷转移机制如下:在模拟光照下,生成e--h+对。若BiOBr和BWO之间形成II型异质结,则BiOBr导带(CB)的e-将流向BWO的CB,h+将从BWO的VB迁移到BiOBr的VB。
作者提出了一种新的电荷转移模式:若形成Z-型异质结,BWO的CB中的e-将与BiOBr的VB中较近的h+结合。光生载流子被有效分离,e-和h+的重组被抑制,有利于NOR的去除。
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为研究BiOBr和BWO之间的载流子转移机制和界面相互作用,作者利用DFT计算研究了BiOBr的能带结构和功函数。BWO具有典型的钙钛矿结构,由[Bi2O2]2+和共享角[WO4]2-交替层组成。BiOBr具有与BWO相同的[Bi2O2]2+,有利于构建Z-型异质结。
层状结构的中间层提供了更多的活性反应位点,并作为电子受体,促进了光催化反应。BWO和BiOBr的功函数分别为6.83和4.98 eV,而功函数的差值代表了BiOBr和BWO之间的电荷转移,电子将从功函数高的一侧流向功函数低的一侧,直到达到费米能级的平衡。
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Carbon Quantum Dot-Decorated BiOBr/Bi2WO6 Photocatalytic Micromotor for Environmental Remediation and DFT Calculation. ACS Catal., 2022, DOI: 10.1021/acscatal.2c04149.
https://doi.org/10.1021/acscatal.2c04149.




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